ст. ін. Балахнова М.Ю.
Один з аспектів підвищення процесів обробки інформації - отримання конструкції тривимірного транзистора.
Розглядаються питання одного з найпрогресивніших напрямів високих технологій - наноелектроніки - отримання конструкції тривимірних транзисторів, що дозволяють створити і використовувати компоненти обчислювальних пристроїв, що значно перевершують по швидкодії і обсягами пам'яті аналогічні пристрої схемотехнической мікроелектроніки.
Аналіз науково-технічних завдань дозволяє зробити висновок, що прискорення процесів обробки інформації пов'язане із застосуванням методів організації паралельних процесів на макро - і мікрорівнях обчислень, включаючи використовувані критерії оптимальності; методів і алгоритмів синтезу паралельного об'єктного коду по критерію мінімального часу виконання при найменшій кількості регістрів, використанню алгоритмів організації паралельних обчислень в однопроцесорних і багатопроцесорних обчислювальних системах, а також збільшенням швидкодії процесорів.
Перед розробниками нових технологій постає завдання все більшого збільшення частоти ядра процесора. Як відомо, зменшення технологічного процесу і зростання числа транзисторів на одній підкладці не може забезпечити нескінченного збільшення частоти ядра з відомих причин.
Зменшення розміру транзистора, і відповідно, збільшення числа транзисторів в ядрі процесора призводить до зростання споживаної потужності і викиду теплової енергії. З цією проблемою пов'язане збільшення напруги живлення на процесорному блоці з + 5в до + 12в, що в свою чергу призвело до достатнього зниження струмів і як результат зниження споживаної потужності на процесорі. Але в цілому не вирішило проблему подальшого нарощування частоти процесора.
Нескінченне зменшення розміру pn переходу транзистора призводить до появи струмів витоку. Вся справа в тому, що при зменшенні товщини шару діелектрика починають виникати ефекти тунелювання зарядів через шар діелектрика.
Паразитний заряд «командує» процесами на підкладці, що призводить до небажаних явищ - перемикання транзистора спрацьовує повільніше. Транзистор стає більш інертним.
Давайте згадаємо принцип дії плоского польового транзистора з керуючим pn переходом. Стік і джерело розміщують на підкладці кремнію. У «вимкненому» стані струм між витоком і стоком не тече через високого опору між ними. Щоб струм протікав - використовується затвор. Затвор відділяється від підкладки шаром діелектрика. При «включенні» подачі керованого напруги на затвор, основні носії заряду переміщаються вглиб кремнієвої підкладки. Тепер та область, яка збіднена основними носіями, втягує носії заряду стоку і витоку. Надалі - між витоком і стоком утворюється канал, насичений основними носіями заряду. Якщо тепер між витоком і стоком прикласти напругу, то по каналу піде струм. Це означає, що транзистор «відкритий». Якщо видалити напруга на затворі - канал руйнується, і струм не проходить, тобто транзистор «замкнений» [1].
Проблема, як уже зазначалося, пов'язана з виникненням струму витоку між витоком і стоком.
Заряд, що накопичується n-канальним транзистором в той час, коли він «відкритий» (тобто коли на затвор подається позитивний потенціал), не може «розсмоктатися» миттєво після того, як транзистор закривається. В результаті виникає струм витоку, що обмежує швидкість перемикання транзистора, тому ємність транзистора бажано зробити якомога менше.
Тому знайдено рішення цієї проблеми - отримана нова конструкція тривимірного транзистора з потрійним затвором. Ця конструкція забезпечує менше споживання енергії в порівнянні з плоскими транзисторами. Структура потрійного затвора необхідна для подальшого розвитку архітектури терагерцового транзистора. Це тривимірна структура, схожа на підняту горизонтальну площину з вертикальними стінками.
Наш транзистор з потрійним затвором зовні нагадує картонну «упаковку для яєць» - ґрати з осередками - такий несподіваний образ для зробленого відкриття знайшов Роберт Чау, співробітник Intel і директор лабораторії з дослідження транзисторів.
Ця структура дозволяє посилати електричні сигнали, як по «верху» транзистора, так і по обох його «сторонам». За рахунок цього збільшується площа для проходження струму, отже, знижується його щільність, а разом з нею зменшується і витік. Потрійний затвор будується на ультратонкому шарі повністю збідненого кремнію, що забезпечує ще більше зниження струму витоку і дозволяє транзистору швидше включатися і вимикатися при значному зниженні енергоспоживання. [2].
Цій технології було присвоєно ім'я Tri-Gate, і на цій основі випущені багатоядерні проце...
